Utilização de hidrotalcitas Mg/Co/Al na conversão de etanol

O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da substituição parcial e total do magnésio por cobalto na atividade e seletividade para a conversão catalítica do etanol na fase vapor sobre os precursores hidrotalcita calcinados nas temperaturas de 500, 650 e 900oC. Materiais do tipo hidrotalcita com relações Mg/Al=2 foram sintetizados, com substituição de magnésio por cobalto nas proporções 0, 10, 20, 33 e 100%. A calcinação do material leva a perda de água e dióxido de carbono, gerando o óxido misto correspondente. Temperaturas de calcinação superiores a 900oC levam a formação de estruturas espinélicas e uma fase oxida, para os materiais até 20% de cobalto; em hidrotalcitas com teor de 33 e 100% de cobalto as fases são espinélicas já a temperaturas de 500oC. A conversão do etanol foi efetuada ao longo de três horas, a massa de catalisador foi de 350mg, e a vazão de etanol de 2,267g/h, diluída com nitrogênio na razão molar de 2:1. A substituição total e parcial de magnésio por cobalto aumentou a conversão para todos materiais; os produtos de maior rendimento foram o acetaldeido, éter etílico, acetato de etila, butanol e etileno. O catalisador de maior conversão foi o do precursor hidrotalcita cobalto ou HCoAl calcinado a 500oC e sua conversão foi de cerca de 11%; o rendimento global foi de 54% acetaldeído, 29% acetato de etila, 17% etileno. Os catalisadores com substituição parcial do magnésio por cobalto nas proporções de 10 a 33% tiveram um comportamento semelhante com relação ao rendimento global dos produtos, que em ordem crescente foram butiraldeído, acetato de etila, etileno, butanol, éter etílico, e acetaldeído. A conversão total após três de reação foi de cerca de 8% para os catalisadores calcinados a 650oC, temperatura na qual tiveram um melhor desempenho.The objective of this work was to study the effect of total and integral substitution of magnesium by cobalt in hydrotalcites on the activity and seletivity for the catalytic conversion of ethanol on hydrotalcites calcined at 500, 650 and 900oC. Hydrotalcite-like materials with atomic ratio Mg/Al=2 were synthesized, with substitution of magnesium by cobalt in proportions 0, 10, 20, 33 and 100%. Upon calcination the solids lose H2O and CO2, generating the corresponding mixed oxides. Calcination temperatures higher than 900oC yield as spinelic structure and an oxide phase, for cobalt contents up to 20%; hydrotalcites with 33 and 100% of cobalt yield espinelic phases at 500oC. The reaction of ethanol was studie for three hours; the mass of catalyst was 350mg and etanol feed of 2,267g/h, diluted with nitrogen in a molar ratio of 2:1. The total and partial substitution of magnesium by cobalt increased the conversion of ethanol on all calcined materials; the highest yields were of acetaldehyde, ethyl ether, ethyl acetate, n-butanol and ethylene. The largest conversion of ethanol was obtained for 100% cobalt hydrotalcite calcined at 500oC, around 11%, the global yields were 54% acetaldehyde, 29% ethyl acetate and 17% ethylene. The partial substitution of magnesium by cobalt resulted in similar over all product yield that in growing order were butiraldehyde, ethyl acetate, ethylene, n-butanol, ethyl ether, and acetaldehyde. The total conversion after three hours of reaction was approximatily 8% for the catalysts calcined at 650oC. It this temperature of calcination at the conversion of ethanol was the highest